基于无线通讯技术的移动监控及船岸通信系统建立

2019-11-09周开欣

水利技术监督 2019年5期

周开欣，严爽

(江苏省江都水利工程管理处，江苏扬州 225000)

加强河道监测管理具有重要的研究意义。孙博等[1]以辽河沈阳段为例，对河道保护剂管理措施进行研究；李维涛等[2]对无人机技术在河道漂浮物巡查中的应用进行研究，提出了一种人机交互的漂浮物巡查方法；王安领等[3]、冯东利等[4]、顾礼清[5]分别以淮河、海河、基层水利工程为例，对河道综合巡查监管系统的应用进行分析和介绍。船岸通讯技术的发展和使用可以提高河陆两地的交流与沟通。史兆彦等[6]、岳跃申[7]、王勇[8]对船岸一体化通讯技术的建设和发展中的硬件和软件技术进行分析，可为后续船岸一体化发展提供经验。随着近年来无线通讯技术的快速发展[9- 10]，移动监控和船岸通讯系统也将迈入新的阶段。在前人研究基础上，文章以高邮湖为例，对移动监控和船岸通讯系统建立进行分析。高邮湖地跨江苏省和安徽两省，属于淮河流域，总面积为760.67km2，湖底高程3.5～4.5m，常年水位5～5.5m，蓄水体积可达5×108～6×108m3。

1 巡查船移动监控方案

1.1 移动监控系统设计方案

巡查船移动监控系统包主要包含两个部分：

(1)需要完成对高邮湖湖面的无线信号覆盖建设(无线覆盖架构)，可为巡查船与水利监控中心之间的通讯提供数据传输支撑。

(2)巡查船监控系统，该部分是获取湖面水利数据的关键，该系统可通过无线覆盖架构与水利监控中心之间进行实时数据传输。

1.2 无线覆盖架构设计

通过对高邮湖的现场考察，结合工程环境特点以及设备仪器特点，提出在乔家尖设置高为15.0m的通信铁塔一座。同时铁塔上需安装ST5801GB-M1-G1-Q无线MESH传输设备1台。使用功分器将3片120°的广角天线进行连接，从而实现对整个高邮湖湖面的无线信号的覆盖。建设完成后，可实现以乔家尖为中心的半径5.0km范围内无线信号的覆盖，如图1所示。此设备的无线传输带宽为20Mbps，可以充分满足湖面移动巡查船实时传输视频的带宽需求。同时，也可为后续扩宽和系统扩展预留充足的带宽。可加装工业级数字无线视频传输设备，实现与高邮运河二桥电信光纤VPN点工业级数字无线视频传输设备之间的通讯。

图1 无线架构设计

图1中圆圈区域为无线MESH信号有效覆盖范围。湖泊巡查船监控系统在该范围内移动工作，巡查船上的摄像头采集到的图像、视频、信息等均实时通过无线MESH网络传输至电信VPN端，再由VPN传输至引江水利监控中心。

考虑湖边基站附近无可接电源，则需要加装太阳能发电系统为基站设备供电。

1.3 湖泊巡查船监控系统

结合过往的移动监控工程实施经验，高邮湖巡查船移动监控方案具体实施如下：

在湖泊巡查船上安装4台200万高清摄像球机，实现对巡查船所在位置的湖泊监控，在巡查船上安装一台无线MESH传输设备(型号：ST5801GB-M1-Q)连接一条高增益全向玻璃钢天线，实现巡查船与湖泊无线基站之间的无线连接，实时将船载摄像球机采集到的视频数据传输至引江水利监控中心。

1.4 监控基站选取

提供以下A、B、C、D4处作为小型基站的建设地点，并标出无线信号大致覆盖范围，以供江都水利工程管理处湖泊管理科参考，如图2所示。基站具体建设地点由湖泊管理科根据自己的实际需要和规划决定。

图2 基站选取

1.5 基站无线信号覆盖范围

根据系统所使用的无线MESH传输设备的不同，其无线信号覆盖范围也不同，如基站采用无线MESH传输设备(型号：ST5801GB-M1-G1-Q)(传输功率：34dBm)，基站塔高调整为20m；巡查船也采用无线MESH传输设备(型号：ST5801GB-M1-G1-Q)(传输功率：34dBm)，则该基站无线覆盖半径将达到10km，其所覆盖的区域面积将比覆盖半径5km的多出3倍。

信号的覆盖范围和基站塔高、通信设备发射功率、天线增益成正比，如图3所示。